книги из ГПНТБ / Брацыхин Е.А. Технология пластических масс учеб. пособие
.pdf
Е. А. БРАЦЫХИН ТЕХНОЛОГИЯ
ПЛАСТИЧЕСКИХ
МАСС
Издание 2-е, переработанное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для химических техникумов
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
Ленинградское отделение
1974
|
6П7.55 |
___________________ ___ _ |
У Д К |
678.5А6(078.5) |
Г «с .п уб л и ч н а я |
|
Б87 |
и а уч н а - техн и .э~кяя |
|
|
библиотеке С С С Р |
|
|
Э К З Е М П Л Я Р |
|
|
Ч И Т А Л Ь Н О Г О З А Л А |
•? |
<' ' |
% -/S3ц - |
Брацыхин Е. А.
Б87 Технология пластических масс, изд. 2-е, пер. и доп., Л., «Химия», 1974.
352 стр., 81 рис., список литературы 36 ссылок.
В книге в соответствии с учебной программой для техникумов изложены основы химии и технологии пласт масс. Второе издание переработано и дополнено в со ответствии с новыми достижениями химической науки и технологии.
Книга предназначена в качестве учебного пособия по курсу «Технология пластических масс» для учащихся техникумов, а также может быть полезна инженернотехническим работникам промышленных предприятий, выпускающих и перерабатывающих пластические массы.
31410—075 |
75—74 |
6П7.55 |
Ь 050 (0 1 )-7 4 |
Ре ц е н з е н т ы : канд. хим. наук
Г. А. Балаев, В. Г. Диденко
Ре д а к т о р Е. А. Анисимов
© Издательство «Химия», 1974
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие |
.............................................................................................................................. |
|
|
|
|
|
7 |
Введение .................................................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
8 |
Понятие о пластмассах и краткий обзор развития промышленности пла |
|
||||||
стических м а с с .................................................................................................................... |
|
|
|
8 |
|||
Свойства и применение пластм асс.............................................................................. |
И |
||||||
Классификация |
п л а стм а сс................................................................... |
|
12 |
||||
|
Ч а с т ь п е р в а я |
|
|
||||
Основные понятия химии |
|
||||||
и физико-химии полимеров |
|
||||||
Глава I. Свойства |
п оли м еров ............................................................................................. |
|
15 |
||||
Структура макромолекул |
.............................................................................................. |
|
15 |
||||
Кристаллическое |
и аморфное |
состоянияп оли м еров ............................................ |
20 |
||||
Физические |
состояния |
п ол и м ер ов ............................................................................. |
23 |
||||
Полидисперсность и молекулярный вес полим еров ............................................... |
24 |
||||||
Деструкция |
п о л и м ер о в |
.................................................................................................. |
|
26 |
|||
Пластификация |
|
полимеров ....................................................................................... |
|
27 |
|||
Глава II. Основы |
реологии ........................................................................ |
п о л и м ер ов |
28 |
||||
Закономерности |
деформации ........................................................ |
различных т е л |
28 |
||||
Термомеханические к ри вы .............................................................................................е |
|
32 |
|||||
Реологические м о д ел и ....................................................................................................... |
|
|
33 |
||||
Глава III. Методы получения ........................................................................полим еров |
35 |
||||||
Полимеризация |
|
................................................................................................................. |
|
|
|
35 |
|
Цепная |
полимеризация ................................................................................... |
|
36 |
||||
Ступенчатая |
полимеризация ......................................................................... |
42 |
|||||
Основы |
кинетики |
процесса ...............................................полимеризации |
43 |
||||
Факторы полимеризации........................................................................................ |
45 |
||||||
Методы |
полим еризации.............................................................. |
46 |
|||||
Сополимеризация............................................................................................. |
|
, |
49 |
||||
Теломеризация |
........................................................ |
|
|
55 |
|||
Цодиконденсация |
, |
. |
, . ......................................... |
55 |
|||
3
Ча с т ь |
в т о р а я |
|
|
|||
Полимеры и пластмассы, |
|
|||||
получаемые цепной полимеризацией |
|
|||||
Глава IV. Полимеры |
непредельных углеводородов . ............................... ..... |
. 59 |
||||
Полиэтилен |
...................................................................................................................... |
|
|
|
|
59 |
Свойства |
этилена |
................................................................................................... |
|
60 |
||
Полимеризация этилена при высоком давлении ..................................... |
60 |
|||||
Полимеризация этилена при низком д а в л ен и и ............................................... |
64 |
|||||
Полимеризация этилена при среднем давлении ..................................... |
68 |
|||||
Гранулирование |
полиэтилена |
......................................................................... |
70 |
|||
Свойства |
полиэтилена ........................................................................................ |
|
70 |
|||
И ономеры ...................................................................................................................... |
|
|
|
|
73 |
|
Применение |
полиэтилена.................................... |
|
74 |
|||
Полипропилен |
|
............................................................................................................. |
|
|
|
75 |
Полиизобутилен................................................................................................................. |
|
|
|
77 |
||
Свойства |
и |
применение полиизобутилена ............................................... |
79 |
|||
Стирол и полистирол |
................................................................................................... |
|
80 |
|||
Свойства и получение стирола |
......................................................................... |
80 |
||||
Полимеризация |
стирола ................................................................................... |
|
81 |
|||
Свойства |
и |
применение полистирола ......................................................... |
85 |
|||
Сополимеры стирола ............................................................................................. |
|
87 |
||||
Полистирольные |
|
пенопласты |
. ........................................................................ 89 |
|||
Поли-я-ксилилен................................................................................................................. |
|
|
|
92 |
||
Глава V. Полимеры |
галогенированных |
непредельных углеводородов . . . |
92 |
|||
Поливинилхлоридные |
пластмассы |
......................................................................... |
92 |
|||
Получение и |
свойства винилхлорида ......................................................... |
92 |
||||
Полимеризация |
винилхлорида |
......................................................................... |
93 |
|||
Свойства |
поливинилхлорида |
......................................................................... |
100 |
|||
П л а ст и к а т а ............................................................................................................... |
|
|
|
100 |
||
Винипласт |
................................................................................................................ |
|
|
|
108 |
|
Винилита |
|
................................................... |
|
|
|
ИЗ |
Перхлорвинил |
.......................................................................................................... |
|
|
ИЗ |
||
Винилиденхлорид |
и его п оли м еры ................................................................. |
114 |
||||
Фторопласты |
(ф т о р л о н ы )........................................................................................... |
|
116 |
|||
Общие сведения |
о фторопластах...................................................................... |
116 |
||||
Политетрафторэтилен ........................................................................................... |
|
116 |
||||
Политрифторхлорэтилен ...................................................................................... |
|
120 |
||||
Поливинилфторид. |
Фторсодержащие соп ол и м ер ы .................................. |
123 |
||||
Плавкие |
фторопласты ........................................................................................... |
|
123 |
|||
Глава VI. Поливинилацетат. Поливиниловый спирт и его производные |
124 |
|||||
Поливинилацетат |
|
.......................................................................................................... |
|
|
124 |
|
Полимеризация |
винилацетата |
......................................................................... |
124 |
|||
Свойства |
поливинилацетата .............................................................................. |
|
127 |
|||
Поливиниловый |
спирт ............................................................................................. |
|
127 |
|||
Получение |
............................................................................................................... |
|
|
|
127 |
|
Свойства |
и |
прим енение...................................................................................... |
|
130 |
||
Ацетали поливинилового спирта |
................................................................... |
. 131 |
||||
Полимеры простых |
эфиров винилового спирта |
136 |
||||
4
Глава |
VII. |
|
Полиакрилаты |
............................................... |
|
|
|
|
|
137 |
|||
Акриловая кислота, ее эфиры и полимеры ............................................................ |
|
|
137 |
||||||||||
Акрилонитрил. |
Полиакрилонитрил ......................................................................... |
|
|
138 |
|||||||||
Метакриловая |
кислота, |
ее |
эфиры и полим еры .................................................. |
|
|
139 |
|||||||
Свойства |
и применение |
полиакрилатов ............................................................... |
|
|
141 |
||||||||
Глава |
VIII. |
Полимеры |
кислородсодержащих соединений и |
ацетилена . |
. 143 |
||||||||
Полимеры |
аллилового спирта |
и |
его э ф и р о в ...................................................... |
|
|
143 |
|||||||
Пентапласт |
(пентон) ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
144 |
|||||
Полиформальдегид........................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
145 |
||||||
Полимеры ацетилена. Этиноль. |
А сбовинил............................................................ |
|
|
149 |
|||||||||
|
|
|
|
Ч а с т ь т р е т ь я |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Смолы и пластмассы, получаемые поликонденсацией |
|||||||||
|
|
|
|
и ступенчатой полимеризацией |
|
|
|
||||||
Глава |
IX. Ф енопласты ........................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
151 |
|||||
Фенольное |
с ы р ь е ........................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
151 |
|||||
А л ь д еги д ы .......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
155 |
||||
Образование фенолоальдегидных с м о л ................................................................. |
|
|
157 |
||||||||||
Взаимное |
превращение |
новолачных и резольных |
см о л .................................... |
|
161 |
||||||||
Производство |
новолачных |
смол |
периодическими |
сп особам и ........................ |
162 |
||||||||
Производство |
резольных |
смол |
периодическими |
сп о со б а м и ........................ |
169 |
||||||||
|
Производство твердых резольных смол и резольных лаков . . |
. 169 |
|||||||||||
Производство |
эмульсионных |
с м о л ............................................................................ |
|
|
171 |
||||||||
Производство |
фенолоспиртов. |
Фенолоформальдегидный |
концентрат . |
. 171 |
|||||||||
Смолы на основе резорцина, |
фурфурола, древесины и лигнина . . . . |
172 |
|||||||||||
Методы |
непрерывного производства фенолоальдегидных |
смол . . . . |
175 |
||||||||||
М.етоды |
утилизации |
и обезвреживания фенольных в о д |
.................................. |
177 |
|||||||||
Прессовочные |
фенолоальдегидные м атери алы .................................................. |
|
|
178 |
|||||||||
|
Компоненты пресс-материалов............................................................................ |
|
|
178 |
|||||||||
|
Методы получения пресс-порошков................................................................. |
|
|
186 |
|||||||||
|
Технические требования к пресс-порошкам.................................................. |
|
|
195 |
|||||||||
Пресс-материалы с длинноволокнистым наполнителем |
.................................. |
300 |
|||||||||||
|
В о л о к н и т ..................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
||||
|
Асборезиты. Стекловолокниты........................................................................... |
|
|
203 |
|||||||||
Слоистые |
|
фенопласты |
................................................................................................ |
|
|
|
|
|
205 |
||||
|
Текстолит |
. . |
. . |
* ................................................................... |
|
|
|
|
|
205 |
|||
|
Стеклотекстолит ..................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
211 |
|||||
|
Асботекстолит |
и асболит |
................................................................................... |
|
|
|
213 |
||||||
|
Гетинакс |
.................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
214 |
|||
|
Лакированная |
б у м а г а ........................................................................................... |
|
|
|
|
215 |
||||||
Древеснослоистые |
п л а ст и к и ...................................................................................... |
|
|
|
217 |
||||||||
Фаолит |
|
............................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
221 |
|
Глава X. Фурановые смолы |
и пластмассы на их о с н о в е ....................................... |
|
227 |
||||||||||
Глава |
XI. Аминопласты. Анилиноформальдегидные с м о л ы |
.................................. |
229 |
||||||||||
Сырье |
для |
ам инопластов........................................................................................... |
|
|
|
|
229 |
||||||
Механизм |
поликонденсации и свойства мочевино- и меламиноформ- |
||||||||||||
|
альдегидных |
с м о л ......................................... |
|
|
|
|
|
|
230 |
||||
Производство мочевиноформальдегидных пресс-порошков периодическим |
|||||||||||||
рпособом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
233 |
|||
Производство мочевиноформальдегидных пресс-порошков |
непрерывным |
|||||||||
сп о с о б о м ......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
"О |
||
Аминопласты |
на |
основе м елам и н а........................................................................... |
|
|
^37 |
|||||
Слоистые материалы на основе аминопластов.................................................. |
|
238 |
||||||||
Мипора |
............................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
239 |
Мочевиноформальдегидные |
клеи, |
лаки |
и пропиточные составы . . . . |
241 |
||||||
Аниликоформальдегидные |
с м о л ы ........................................................................... |
|
|
242 |
||||||
Глава XII. |
Полиэфиры .......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
244 |
|||
Механизм |
получения |
полиэф иров........................................................................... |
|
|
244 |
|||||
Сырье для |
полиэфирных |
с м о л ................................................................................ |
|
|
245 |
|||||
Насыщенные полиэфиры ................................................................................................ |
|
|
|
|
248 |
|||||
Глифталевые с м о л ы ................................................................................................ |
|
|
|
|
248 |
|||||
Полиэтилентерефталат............................................................................. |
|
|
|
250 |
||||||
Поликарбонаты |
.................................................................................................. |
|
|
|
|
251 |
||||
Полиарилаты .......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
254 |
||||
Полифениленоксид ................................................................................................ |
|
|
|
|
254 |
|||||
Ненасыщенные полиэфиры ........................................................................................... |
|
|
|
254 |
||||||
П р еп р еги .............................................................. |
|
|
|
|
' ................................................ |
|
258 |
|||
Премиксы |
......................................................... |
|
|
|
|
|
259 |
|||
Глава XIII. |
Эпоксидные смолы .......................................................................................... |
|
|
|
260 |
|||||
Глава XIV. Армированные пластмассы. Сотопласты. СВАМ |
. . . . . |
268 |
||||||||
Армированные пластмассы ........................................................................................... |
|
|
|
268 |
||||||
Сотопласты. |
С В А М ..................................................................................................... |
|
|
|
|
273 |
||||
Глава XV. |
Полиамиды. |
Полиуретаны. Полиимиды |
|
274 |
||||||
Полиамиды |
.................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
274 |
||
Сырье |
......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
275 |
|
Механизм образования полиам идов................................................................. |
|
276 |
||||||||
Производство- .полиамидов . . .................................... |
|
278 |
||||||||
Свойства |
и |
переработка полиам идов............................................................ |
|
282 |
||||||
П олиимиды ......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
283 |
||
П олиуретаны .................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
284 |
|||
Пенополиуретаны ................................................................................................ |
|
|
|
|
285 |
|||||
Глава XVI. |
Иониты .............................................. |
|
|
|
i ................................................... |
|
289 |
|||
К ати он и ты ......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
291 |
||
Аниониты |
|
......................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
293 |
|
Применение |
и о н и т о в ..................................................................................................... |
|
|
|
|
294 |
||||
Устройство |
и эксплуатация |
ионообменных устан овок ............................. |
|
295 |
||||||
Глава XVII. Элементорганические |
п оли м еры ............................................................ |
|
296 |
|||||||
Кремнийорганические |
полимеры ........................................................................... |
|
|
296 |
||||||
Получение |
кремнийорганических |
п о л и м ер о в ............................................ |
|
299 |
||||||
Кремнийорганические |
пресс-материалы. Л а к и ............................................ |
|
301 |
|||||||
Жидкие |
силиконы ................................................................................................ |
|
|
|
|
303 |
||||
Кремнийорганические |
к а у ч у к и ........................................................................... |
|
|
303 |
||||||
Ррорства |
и применение полисидокеанор |
|
304 |
|||||||
е
Ч а с т ь ч е т в е р т а я
Эфиры целлюлозы и пластмассы на их основе
Глава |
XVIII. |
Ц ел л ю л оза ............................... |
|
|
307 |
|
Строение |
и свойства ................................................................................................... |
|
|
307 |
||
Спутники целлюлозы в природных м атериалах.................................................. |
|
309 |
||||
Подготовка хлопковой |
целлю лозы ............................................................................ |
|
309 |
|||
Глава |
XIX. Эфиры целлю лозы .............................................................................. ..... |
. |
311 |
|||
Сложные |
эфиры |
ц ел л ю л о зы ...................................................................................... |
|
311 |
||
|
Нитрат целлюлозы |
................................................................................................. |
|
312 |
||
|
Ацетаты целлю лозы ................................................................................................. |
|
314 |
|||
|
Ацетобутират |
целлю лозы .................................................... |
|
326 |
||
Простые эфиры целлюлозы............................................................................................. |
|
323 |
||||
|
Этилцеллюлоза |
...................................................................................................... |
|
328 |
||
|
М етилцеллю лоза...................................................................................................... |
|
|
333 |
||
|
Бензилцеллю лоза |
.............................................................................................. |
•. |
333 |
||
Глава |
XX. Пластмассы на основе эфиров целлю лозы ............................................. |
|
335 |
|||
Ц е л л у л о и д .......................................................................................................................... |
|
|
|
335 |
||
|
Сырье |
........................................................................................................................... |
|
|
|
335 |
|
Производство |
целлулоида ................................................................................. |
|
336 |
||
|
Свойства и применение целлулоида .............................................................. |
|
333 |
|||
Этролы |
................................................................................................................................ |
|
|
|
339 |
|
|
Ацетилцеллюлозный э т р о л ................................................................................. |
|
339 |
|||
|
Этилцеллюлозный |
э т р о л ...................................................................................... |
|
340 |
||
|
Нитроцеллюлозный э т р о л ...................................................................................... |
|
341 |
|||
Литература |
................................................................................................................................ |
|
|
|
343 |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
При подготовке книги ко второму изданию были внесены изме нения в связи с модернизацией технологических процессов, учтен опыт использования книги учащимися техникумов, студентами ву зов и инженерно-техническими работниками промышленности пла стических масс.
Во втором издании существенно переработаны разделы, касаю щиеся производства полиэтилена (особенно при низком давлении),
полистирола, поливинилхлорида и др.; введена новая глава «Фу-
рановые смолы и пластмассы на их основе», дано понятие о новых термостабильных и теплостойких материалах типа полиимидов,
полиарилатов, поли-я-ксилилена, полифениленоксида.
Разрозненные в первом издании сведения по физико-химии по лимеров собраны в общую главу, в которую введены также основ ные понятия о реологии полимерных расплавов. Необходимость включения этого нового раздела вызвана тем, что определение реологических характеристик полимера получает все большее зна чение не только при переработке, но и в технологии изготовления пластических масс.
Все замечания и пожелания читателей будут приняты автором с благодарностью.
Выражаю искреннюю благодарность рецензентам канд. хим.
наук Г. А. Балаеву и преподавателю Днепропетровского химико механического техникума В. Г. Диденко за внимательный про смотр рукописи и ряд полезных указаний.
Е. А. Брацыхин
ВВЕДЕНИЕ
ПОНЯТИЕ О ПЛАСТМАССАХ И КРАТКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
Под названием пластические массы, или пластмассы, объеди няют весьма большую группу материалов, состоящих полностью или частично из полимеров и обладающих на некоторой стадии переработки свойством пластичности.
Полимеры — это соединения, в молекулах которых одинаковые группы повторяются многократно (от греч. «поли» — много и «мерос» — доля, часть).
Пластичностью называется способность тела к пластической де формации, которая заключается в изменении формы тела под влия нием внешних механических усилий, без нарушения связи между частицами, причем новая форма сохраняется после прекращения внешнего воздействия.
Первым промышленным пластическим материалом был эбонит, полученный в 1843 г. и нашедший применение для протезирования, в качестве электроизоляции и материала для изготовления различ ных мелких изделий.
К 1872 г. относится начало производства целлулоида, который стали широко применять для изготовления галантереи, игрушек и некоторых деталей технического назначения. В настоящее время промышленное значение целлулоида непрерывно снижается вследствие его горючести и появления новых негорючих пла стиков.
В 1897 г. был разработан способ получения галалита, однако необходимость затрат на его производство пищевого материала казеина, а также получение новых пластмасс с лучшими техниче скими свойствами привели к резкому сокращению производства галалита,
9